過去数十年の間に、研究者は神経変性疾患につながる生物学的経路を特定し、それらを標的とする有望な分子剤を開発した。 しかし、これらの臨床的に承認された治療への変換は、血液脳関門（blood-brain barrier:BBB）を越えて脳に治療薬を送達する際に直面する課題のために、なかなか進まずにいる。 脳への治療薬の送達を成功させるために、ブリガムアンドウィメンズ病院とボストンチルドレンズホスピタルのバイオエンジニア、医師、および共同研究者のチームは、マウスの物理的に損傷した/または 無傷のBBB を使いナノ粒子プラットフォームを作成した。外傷性脳損傷（traumatic brain injury: TBI）のマウスモデルでは、この送達システムが従来の送達方法の3倍の脳内蓄積を示し、治療的にも効果的であり、多くの神経障害の治療の可能性を開く可能性があることが観察された。
この調査結果は、2021年1月1日にScience Advancesのオンラインで公開された。 この論文は「外傷性脳損傷におけるBBBの病態生理学に依存しないsiRNAの送達（BBB Pathophysiology Independent Delivery of siRNA in Traumatic Brain Injury.）」と題されている。
TBIの後に治療薬を脳に送達するために以前開発されたアプローチでは、血液脳関門が一時的に破られたときに、頭部への物理的損傷後の短い時間枠に依存していた。 ただし、血液脳関門が数週間以内に修復された後、医師は効果的なドラッグデリバリーのためのツールを欠いていた。 「低分子と高分子の両方の治療薬を血液脳関門全体に届けるのは非常に難しい」と、ブリガムの麻酔科、周術期および疼痛医学部門のナノメディシンセンターの準バイオエンジニアである対応する著者のNitin Joshi博士は述べた。 「我々の解決策は、血液脳関門の状態に関係なく、治療効果のある脳への輸送を可能にする、正確に設計された表面特性を備えた生体適合性ナノ粒子に治療薬をカプセル化することだった。」
この技術により、医師は、アルツハイマー病、パーキンソン病、およびその他の神経変性疾患につながる可能性のあるTBIに関連する二次的損傷を治療できるようになる。これらの疾患は、血液脳関門が治癒した後の数か月から数年の間に発症する可能性がある。 「炎症がなくても血液脳関門全体に薬剤を送達できることは、この分野では聖杯のようなものだった」と、ブリガムの麻酔科、周術期および疼痛医学の共同主執筆者であるJeff Karp 博士は述べている。 「我々の根本的に単純なアプローチは、脳への治療薬の送達が望まれる多くの神経障害に適用できる。」
ボストン小児病院の救急医学部門のRebekah Mannix医学博士は、この研究の共同主任著者であり、血液脳関門が中枢神経系（central nervous system : CNS）急性および慢性疾患 への治療薬の送達を広範囲にわたって阻害することをさらに強調した。 「この開発された技術は、抗生物質、抗腫瘍薬、神経ペプチドを含む多数の多様な薬剤の送達を可能にする可能性がある」と彼女は述べた。 「これは、中枢神経系に現れる多くの病気のゲームチェンジャーになる可能性がある。」
この研究で使用されたのは、神経変性において重要な役割を果たすと考えられているタウタンパク質の発現を阻害するように設計された低分子干渉RNA（siRNA）分子だ。 ポリ（乳酸-co-グリコール酸）、またはPLGA、米国食品医薬品局によって承認されたいくつかの既存の製品で使用されている生分解性および生体適合性ポリマーは、ナノ粒子のベース材料として使用された。 研究者らは、ナノ粒子の表面特性を体系的に設計および研究して、健康なマウスの無傷の損傷を受けていないBBBへの浸透を最大化した。 これにより、カプセル化されたsiRNAのインタクトなBBBを通過する輸送を最大化し、脳細胞による取り込みを大幅に改善する独自のナノ粒子設計が特定された。 タウ発現の50％の減少が、破られたBBBの一時的なウィンドウの内外に注入された製剤に関係なく、新しいデリバリーシステムを介して抗タウsiRNAを投与されたTBIマウスで観察された。 対照的に、タウは、従来のデリバリーシステムを介してsiRNAを投与されたマウスでは影響を受けなかった。
「脳への薬物送達のためのこの新しいプラットフォームの有用性を実証することに加えて、この報告は、表面化学とコーティング密度の体系的な変調を利用して、密着結合で生物学的障壁を越えるナノ粒子の浸透を調整できることを初めて確立した。」と麻酔科、周術期および疼痛医学の筆頭著者であるWen Li 博士は述べた。
タウを標的にすることに加えて、研究者らは、新しい送達プラットフォームを使用して代替標的を攻撃するための研究を進めている。 「臨床トランスレーションについては、タウを超えて、我々のシステムが他のターゲットに適していることを検証したい」とKarp 博士は述べた。 「我々はTBIモデルを使用してこの技術を探索し開発したが、本質的に神経障害を研究している人なら誰でもこの仕事が有益であると感じるだろう。 そして、人へのテストに進むポジションにいる。」
BioQuick News：Nanoparticle Drug-Delivery System Developed to Aid Treatment of Brain Disorders/Diseases; Use in Mouse Models Results In Unprecedented Penetration of siRNA Across Intact Blood-Brain Barrier; System Could Be “Game-Changer” in Treatment of CNS Diseases
